[发明专利]一种麦克风灵敏度的校准方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及声音采集装置——麦克风，更确切地说，本发明涉及一种麦克 风灵敏度的校准方法，以及用于实现所述麦克风灵敏度的校准方法的电路。

背景技术

麦克风一般由声-电转换组件和放大器组成，声-电转换组件将声音转换成微 弱的电信号，放大器将微弱的电信号进行缓冲放大后转换为特定大小的电压信 号。例如，典型的电容式声-电转换组件中，由一个固定极板和一个随声压振动 的振动极板构成电容，外界的声波带动振动极板运动，使得固定极板和振动极 板的间隙发生变化从而带来电容大小的改变，通过检测电容器两个极板间的电 容变化来检测声音。例如，在固定极板上设置一个固定的偏置电压，那么电容 大小的变化在振动极板上产生电荷变化，通过放大电路放大后即可得到特定大 小和方向的电压信号。

麦克风的灵敏度是指对应于给定的声压强度(1帕斯卡)时麦克风输出的电压 信号幅度，典型的灵敏度要求为8毫伏/帕斯卡。麦克风的灵敏度和声-电转换组 件中的极板间隙、偏置电压、敏感膜张力等诸多因素相关。为了得到灵敏度较 为一致的电容式麦克风产品，生产厂家需要对生产工艺进行严格控制。但是由 于加工精度的限制，目前典型麦克风厂家所生产的麦克风灵敏度在±3dB范围的 合格指标内有80％～90％的产量，而10％～20％的产品因为不满足灵敏度要求被丢 弃或者拆开后重新组装，这导致了麦克风生产成本的增加。

麦克风的校准是改善其灵敏度指标的重要手段，是现有技术的麦克风生产 的重要后期环节之一。目前，麦克风校准一般在麦克风的整体制造完成后进行， 主要通过改变放大器增益来实现。

公开日为2004年5月19日，公开号为CN1498034A，名为“具有相同灵敏 度的麦克风”的中国专利申请公开说明书中给出了如下对麦克风灵敏度进行校 准的方法(以下称为方法一)：在麦克风内部设置一个用来调节放大器增益的 无源器件网络，通过使用激光调节该无源器件网络的连接关系来调整放大器增 益，最终达到调节麦克风灵敏度的目标。其电路结构如图1所示，该麦克风电 路1由炭精盒2和放大器3组成，电阻网络6被分配给后者，通过改变电阻网 络的电阻即可以所希望的方式改变放大器系数。

公开日为2008年5月27日，公开号为US2008/0075306A1，名为“Calibrated microelectromechanical microphone(校准的微机电麦克风)”的美国专利申请公 开说明书中给出了另外一种对麦克风灵敏度进行校准的方法(以下称为方法 二)：在麦克风芯片内部设置一个存储器，可经由连接到片外的控制线对存储 器进行设置，通过改变存储器的值来调整麦克风的偏置电压和放大器的增益来 达到调节麦克风灵敏度的目标。其电路实现如图2所示，麦克风10具有封装20， 其内部设有电容式声-电转换组件12和集成电路部分14，并通过两条麦克风引 线——电源供应线11和输出15以及数据接口32与外部联通。集成电路部分14 由放大器16、偏置电压生成器18和非易失性存储器30构成，其中偏置电压生 成器18由二极管组26和Dickson泵24构成。非易失性存储器30中用来存储用 于调节偏置电压生成器18的数据28和用于放大器16的增益调节的数据22。通 过数据接口32向非易失性存储器30中写入数据来调整放大器16的放大倍数来 达到麦克风校准的目的。

以上述两件专利申请公开为代表的现有技术麦克风校准方法和电路装置存 在以下不足：

方法一中，进行麦克风灵敏度校准不需要额外的引线，但是由于需要使用 激光来修改无源器件网络从而修改放大器增益，必须使激光能通过麦克风上的 开口，因此要使用特殊设计的麦克风外壳。另外，该方法需要无源器件网络暴 露在激光中，校准步骤不能在完成麦克风的整体生产过程后进行，因此并不能 完全校准在麦克风生产过程中生产工艺所导致的灵敏度变化，校准后的麦克风 灵敏度仍然会有较大的分布范围。

方法二中，麦克风的校准是经由数据接口修改存储器设置值来实现的，因 而可在完成麦克风的生产工序后对麦克风的灵敏度进行校准。但该方法需要有 外接的数据和时钟两个控制信号来对寄存器进行配置，因此至少需要新增两个 连接引脚，从而增加了麦克风的生产成本。另外，由于增加了额外的引脚连 接，使用该方法生产的麦克风无法和通常的麦克风引脚(2个引脚或者3个引脚) 兼容。因此该方法在具体的麦克风生产中也受到了较大的限制。

发明内容